Содержание

ВВЕДЕНИЕ 5

1 Обзор списка использованных источников 8

1.1 Исторические сведения 8

1.2 Особенности эхолокации у бабочек 11

1.3 Особенности эхолокации у летучих мышей 14

1.4 Обзор ультразвуковых систем измерения дальности 17

1.5 Использование ультразвуковых дальномеров в охранных системах 23

1.6 Обзор мобильных роботехнических систем 28

2. Специальная часть 32

2.1 Выбор прототипа 32

2.2 Выбор сетевой топологии 34

2.3 Выбор типа шины 35

2.4 Общие требования 37

3. Разработка схемы электрической принципиальной сетевого модуля измерителя дальности 38

3.1 Выбор элементной базы и разработка структурной схемы 38

3.1.1 Ультразвуковые преобразователи 38

3.1.2 Основной микроконтроллер 40

3.1.3 CAN-контроллер 41

3.1.4 Разработка структурной схемы измерителя 43

3.2 Разработка принципиальной схемы 46

3.2.1 Выходной каскад измерительной части 46

3.2.2 Предварительный усилитель приёмной части ультразвукового измерителя дальности 48

3.2.3. Разработка логической схемы измерительной части 49

3.3 Выбор элементной базы 51

3.4 Расчёт узлов модуля ультразвукового измерителя дальности 53

3.5 Принципиальная схема основного модуля ультразвукового измерителя дальности 56

4. Конструкторско-технологическая часть 59

4.1 Разработка технических условий на ультразвуковой измеритель дальности 59

4.1 Требования по устойчивости к внешним воздействиям 60

4.2 требования к конструкции 61

4.3 требования к надежности 61

4.4 комплектность 61

4.5 Маркировка 62

4.6 Консервация и упаковка 62

4.7 Требования безопасности 63

4.8 Правила приемки 63

4.9 Транспортирование и хранение 63

4.10 Указания по эксплуатации 64

4.11 Гарантии изготовителя 64

4.12 Конструкция основного модуля 64

4.13 Конструкция комплекта ультразвуковых передатчика и приёмника 69

5. Экспериментальная проверка ультразвуковой системы измерения дальности 71

5.1 Макетное испытание измерителя дальности 71

5.2 Разработка программного обеспечения для макетных испытаний модуля 74

5.3 Описание программных модулей для основного модуля ультразвуковой системы измерения дальности 75

5.4 макетное испытание измерителя дальности 79

5.5 постановка задачи для эксперимента 81

5.6 Используемое аппаратное обеспечение 82

5.7 описание бортового контроллера робота "феникс 3" 83

5.8 Используемый радиоканал 86

5.9 Подготовка эксперимента 88

5.10 Проведение эксперимента 90

6. Бизнес-план производства и реализации ультразвукового измерителя дальности 91

6.1 Резюме 91

6.2 Научно-технический задел 92

6.3 Анализ положения в отрасли 92

6.4 Суть разрабатываемого проекта 92

6.4.1 Назначение 92

6.4.2 Форма реализации 93

6.4.3 Новизна 93

6.5 План маркетинга 94

6.5.1 Описание характеристик товара 94

6.5.2 Анализ рынка сбыта 95

6.5.3 Разработка стратегии ценообразования и продвижения товара на рынок 97

6.6 Производственный план 98

6.6.1 Место изготовления 98

6.6.2 Перечень технологических процессов 98

6.6.3 Перечень необходимого оборудования 98

6.6.4 Потребность в кадрах 99

6.6.5 Утилизация отходов и охрана окружающей среды 99

6.7 Организационный план 99

6.8 Финансовый план 99

6.8.1 Планирование разработки 99

6.8.2 Определение себестоимости программного обеспечения 102

6.8.3 Оценка экономической эффективности инвестиционного проекта 104

6.8.3.1 Критерии эффективности коммерческих инвестиций 104

6.8.3.2 Расчёт экономической эффективности экономического проекта 106

6.9 Анализ рисков и неопределенностей 109

6.9.1 Возможность ошибки при постановке или анализе задачи 109

6.9.2 Срыв графика работ в результате ошибки в оценке времени разработки 109

6.10 Экологические и социально-экономические аспекты проекта 110

7. Безопасность и санитарно-гигиенические условия труда на рабочем месте пользователя ПЭВМ 110

7.1 Общие положения 110

7.2 Параметры микроклимата 111

7.3 Вредные вещества и пыль 112

7.4 Выбор системы вентиляции 113

7.5 Требования к шуму 113

7.6 Требования к вибрации 114

7.7 Обоснование выбора системы освещения 114

7.8 Электробезопасность 115

7.9 Электромагнитные излучения и уровень ионизации воздуха 116

7.10 Меры пожарной безопасности 117

7.11 Эргономические показатели 118

7.12 Выводы по разделу 120

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 121

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 122

ПРИЛОЖЕНИЕ А - Текст подпрограммы модуля начальной микроконтроллера ультразвукового измерителя дальности 124

ПРИЛОЖЕНИЕ Б - Текст подпрограммы модуля таймера циклических измерений программы модуля начальной микроконтроллера ультразвукового измерителя дальности 126

ПРИЛОЖЕНИЕ В - Текст подпрограммы модуля 4. Обработчик прерывания CAN 127

ПРИЛОЖЕНИЕ Г - Схема электрическая принципиальная основного модуля ультразвукового измерителя дальности 128

ПРИЛОЖЕНИЕ Д - Схема электрическая принципиальная выходного каскада ультразвукового измерителя дальности (1 канал) 129

ПРИЛОЖЕНИЕ Е 130

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 131

Введение

Настоящий дипломный проект выполнен в рамках студенческого научно-исследовательского проекта Феникс-3, в рамках которого проводилось экспериментальное изучение возможностей использования нейронных систем в контуре управления автономным роботом.

История серии студенческих исследовательских проектов иллюстрируется на рисунке 1. Описание проектов и результаты экспериментов с этими роботами отражены в публикациях и на сайте [1-4].

Согласно легенде проекта автономный робот Феникс-3 предназначен для автономного патрулирования в заданном районе с целью обнаружения очагов возгорания. В случае обнаружения источника робот должен приблизиться к очагу возгорания и используя бортовой огнетушитель погасить огонь.

Система обеспечивала возможность дистанционного управления перемещением робота по командам оператора посредством высокоуровневых команд. Для ориентации на местности предполагается использовать купольную видеокамеру с поворотным механизмом и трансфокатором в вандало-защищенном исполнении. При перемещении в заданную точку или выполнении высокоуровневой команды на патрулирование автономный робот функционирует в изменяющейся окружающей среде, и на пути его следования могут оказаться препятствия.

Соответственно, робот должен быть оснащен системой избежания столкновений. Настоящий дипломный проект посвящен разработке универсального модуля, предназначенного для использования в многоканальных ультразвуковых измерителях дальности для подсистемы избежания столкновений.

В рамках дипломного проекта была разработан и испытан универсальный многоканальный сетевой модуль с САN-интерфейсом и его программное обеспечение (рисунок 2). Контроллер был разработан на основе микроконтроллера PIC18F458, перепрограммируемой ПЛИС Altera MAX7000 и контроллера интерфейса Controller Area Network (CAN) MCP2510.

На основе разработанного модуля была отмакетирована система избежания столкновений для автономного робота Феникс-3. В ходе испытаний была подтверждена работоспособность разработанного модуля и системы в целом и получен ряд результатов, существенных для выбора структуры систем управления автономными роботами.

Полученные результаты, выводы и предложения по дальнейшему развитию системы суммированы в заключении.

Ряд результатов выполненной работы опубликован в [3 - 4]. Работа [3] была представлена на международных конкурс ISA студенческих научных работ и была удостоена серебряной медали.

Список литературы

1.Проект "Робот Феникс-1"/ Д.А.Астапкович, А.А.Гончаров, А.С.Дмитриев, А.В.Михеев // Сборник докладов пятьдесят девятой международная студенческая научно-техническая конференция ГУАП. Часть I, 18-22 апреля 2006, г,Санкт-Петербург. ГУАП. С.211-216.

2. A. Dmitriev, A. Mikheev, Autonomous Robot "PHOENIX-1". URL: http://guap.ru/guap/skb/docs/dmitr_mih.doc

3. Проект Феникс-2 URL: http://guap.ru/guap/skb/pr_f2_main.shtml

3. А.В. Бурдуков. Автономный робот "Феникс-3". Научная сессия ГУАП: Сборник докладов Часть II, Вычислительные системы и программирование, 26 октября 2009, г,Санкт-Петербург, с.116-122.

4. A. Burdukov, Autonomous robot "Phoenix-3", proc. "Information and communication technologies and higher education-priorities of modern society development", International forum, department of operative polygraphy, SUAI, may 26-30 2009, p/41-49

5. Г.Н. Горностаев Введение в этологию насекомых фотоксенов. // Тр. Вестн. энтомол. об-ва. 1984. Л.: Наука, Т.66. С.101-167.

6 Д.Н. Лапшин, Д.Д. Воронцов, Активация эмиссии эхолокационных сигналов совок (Noctuidae, Lepidoptera) в ответ на ретрансляцию эхоподобных стимулов// ДАН. 1998. Т.362. №4. С.567-569.

7 Д.Н. Лапшин, М.В.Федорова, Р.Д. Жантиев Ультразвуковая эхолокация у совок (Lepidoptera, Noctuidae) // ДАН. 1993. Т.331. №6. С.781-783. .

8. Ультразвуковая локация летучих мышей. URL: http://medbiol.ru/medbiol/ssb/001604ac.htm

9. Обзор систем безопасности. URL: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/msp430/slaa136a.htm

10. Nomad 200 hardware manual. Part number: DOC00005, Nomadic technologies inc.

11. Garcia Robot Using Two SRF08 Rangers for Obstacle Avoidance URL: http://www.acroname.com/examples/10039/10039.html

12. URL: http://zpostbox.narod.ru/az4.htm

13. DS41159E. PIC18FXX8 Data Sheet (Microchip corp.)

14. А.В. Бурдуков Макетирование многоканальной системы ультразвукового зрения робота "Феникс-3" http://guap.ru/guap/skb/burdukov2.doc

15. А.В. Бурдуков Система дистанционного управления роботом "Феникс 3" http://guap.ru/guap/skb/burdukov.doc

Скачивание файла!

Для скачивания файла вам нужно ввести
E-Mail: 6616
Пароль: 6616
Скачать файл.